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5d过渡金属二硼化物的结构和热、力学性质的第一性原理计算

赵立凯 赵二俊 武志坚

5d过渡金属二硼化物的结构和热、力学性质的第一性原理计算

赵立凯, 赵二俊, 武志坚
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  • 利用基于密度泛函理论的第一性原理系统地研究了5d过渡金属二硼化物TMB2 (TM=Hf–Au) 的结构、热学、力学和电学性质. 我们考虑了三种结构, 分别为AlB2, ReB2和WB2结构. 计算得到的晶格常数与先前的理论和实验研究符合得很好. 通过计算生成焓预测了化合物的热力学稳定性; 从HfB2到AuB2, 生成焓的整体趋势是逐渐增加的. 在所考虑的结构中, 对HfB2和TaB2, AlB2结构是最稳定的; 对WB2, ReB2, OsB2, IrB2和AuB2, ReB2结构是最稳定的; 对PtB2, WB2结构是最稳定的. 在所考虑的化合物中, ReB2结构的ReB2具有最大的剪切模量(295 GPa), 是最硬的化合物, 与先前的理论和实验结果相符. 计算得到的总态密度显示所有结构都具有金属特性. 讨论了系列化合物的变化趋势.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:21261013)、内蒙古自治区自然科学基金(批准号:2011BS0104)和内蒙古工业大学科学研究计划(批准号:ZD201117)资助的课题.
    [1]

    Teter D M 1998 MRS Bull. 23 22

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    Song H, Zhang Y, Chen C F 2005 Physics 34 414 (in Chinese) [孙弘, 张翼, 陈长风 2005 物理 34 414]

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    Jiang Y L, Zhang B, Pan H 2006 Jiangsu Build. Mater. 1 35 (in Chinese) [姜亚林, 张斌, 潘虎 2006 江苏建材 1 35]

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    Zhao Y, He D W, Daemen L L, Shen T D, Schwarz R B, Zhu Y, Bish D L, Huang J, Zhang J, Shen G, Qian J, Zerda T W 2002 J. Mater. Res. 17 3139

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    Solozhenko V L, Kurakevych O O, Andrault D, Godec Y L, Mezouar M 2009 Phys. Rev. Lett. 102 015506

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    Solozhenko V L, Andrault D, Fiquet G, Mezouar M, David C R 2001 Appl. Phys. Lett. 78 1385

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    Cumberland R W, Weinberger M B 2005 J. Am. Chem. Soc. 127 7264

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    Wang Y X 2007 Appl. Phys. Lett. 91 101904

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    Liang Y, Zhang B 2007 Phys. Rev. B 76 132101

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    Hao X F 2008 Ph. D. Dissertation (Beijing: Graduate University of Chinese Academy of Sciences) (in Chinese) [郝险峰 2008 博士学位论文 (北京: 中国科学院研究生院)]

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    La Placa S J, Post B 1962 Acta Crystallogr. 15 97

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    Lundstroem T 1968 Ark. Kemi. 30 115

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    Zhao E J, Wu Z J 2008 J. Solid State Chem. 181 2814

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    [3]

    Jiang Y L, Zhang B, Pan H 2006 Jiangsu Build. Mater. 1 35 (in Chinese) [姜亚林, 张斌, 潘虎 2006 江苏建材 1 35]

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    Li Q, Wang M, Artem R O, Cui T, Ma Y M 2009 J. Appl. Phys. 105 053514

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    Li Q, Wang H, Tian Y J, Xia Y, Cui T 2010 J. Appl. Phys. 108 023507

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    Tian Y J, Xu B, Zhao Z S 2012 Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 3 93

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-07-15
  • 修回日期:  2012-09-19
  • 刊出日期:  2013-02-20

5d过渡金属二硼化物的结构和热、力学性质的第一性原理计算

  • 1. 内蒙古工业大学理学院, 呼和浩特 010051;
  • 2. 中国科学院长春应用化学研究所, 稀土资源利用国家重点实验室, 长春 130022
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:21261013)、内蒙古自治区自然科学基金(批准号:2011BS0104)和内蒙古工业大学科学研究计划(批准号:ZD201117)资助的课题.

摘要: 利用基于密度泛函理论的第一性原理系统地研究了5d过渡金属二硼化物TMB2 (TM=Hf–Au) 的结构、热学、力学和电学性质. 我们考虑了三种结构, 分别为AlB2, ReB2和WB2结构. 计算得到的晶格常数与先前的理论和实验研究符合得很好. 通过计算生成焓预测了化合物的热力学稳定性; 从HfB2到AuB2, 生成焓的整体趋势是逐渐增加的. 在所考虑的结构中, 对HfB2和TaB2, AlB2结构是最稳定的; 对WB2, ReB2, OsB2, IrB2和AuB2, ReB2结构是最稳定的; 对PtB2, WB2结构是最稳定的. 在所考虑的化合物中, ReB2结构的ReB2具有最大的剪切模量(295 GPa), 是最硬的化合物, 与先前的理论和实验结果相符. 计算得到的总态密度显示所有结构都具有金属特性. 讨论了系列化合物的变化趋势.

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